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DE102014109687B4 - Position determination of an object in the beam path of an optical device - Google Patents

Position determination of an object in the beam path of an optical device Download PDF

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DE102014109687B4
DE102014109687B4 DE102014109687.8A DE102014109687A DE102014109687B4 DE 102014109687 B4 DE102014109687 B4 DE 102014109687B4 DE 102014109687 A DE102014109687 A DE 102014109687A DE 102014109687 B4 DE102014109687 B4 DE 102014109687B4
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optical axis
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distance
determining
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Christoph Husemann
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Carl Zeiss Microscopy GmbH
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Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer Position (150) eines Objekts (100) parallel zur optischen Achse (120) einer optischen Vorrichtung (1), wobei das Verfahren umfasst:- Beleuchten des Objekts (100) aus einer ersten Beleuchtungsrichtung (210-1) und Erfassen eines ersten Bilds (230-1) des Objekts (100) während des Beleuchtens,- Beleuchten des Objekts (100) aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung (210-2) und Erfassen eines zweiten Bilds (230-2) des Objekts (100) während des Beleuchtens,- Bestimmen eines Abstands (250) zwischen Abbildungsorten (220-1, 220-2) des Objekts (100) in dem ersten Bild (230-1) und in dem zweiten Bild (230-2),- Bestimmen einer Position (150) des Objekts (100) parallel zur optischen Achse (120) basierend auf dem Abstand (250), wobei die erste Beleuchtungsrichtung (210-1) durch einen ersten Winkel (251-1) gegenüber der optischen Achse (120) charakterisiert ist,wobei die zweite Beleuchtungsrichtung (210-2) durch einen zweiten Winkel (251-2) gegenüber der optischen Achse (120) charakterisiert ist,wobei das Bestimmen der Position (150) des Objekts (100) weiterhin auf dem ersten Winkel (251-1) und auf dem zweiten Winkel (251-2) basiert.A method for determining a position (150) of an object (100) parallel to the optical axis (120) of an optical device (1), the method comprising: - illuminating the object (100) from a first illumination direction (210-1) and detecting a first image (230-1) of the object (100) during the illumination, - illuminating the object (100) from a second illumination direction (210-2) and capturing a second image (230-2) of the object (100) during the Illuminating, - determining a distance (250) between imaging locations (220-1, 220-2) of the object (100) in the first image (230-1) and in the second image (230-2), - determining a position ( 150) of the object (100) parallel to the optical axis (120) based on the distance (250), the first illumination direction (210-1) being characterized by a first angle (251-1) with respect to the optical axis (120), the second direction of illumination (210-2) by a second angle (251-2) with respect to the optical axis (120), wherein the determination of the position (150) of the object (100) is further based on the first angle (251-1) and on the second angle (251-2).

Description

Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Objekts parallel zur optischen Achse einer optischen Vorrichtung und eine entsprechende Vorrichtung.Various aspects relate to a method for determining a position of an object parallel to the optical axis of an optical device and a corresponding device.

Das Bestimmen der Position eines abzubildenden Objekts parallel zur optischen Achse einer optischen Vorrichtung (z-Position) kann aus verschiedenen Gründen erstrebenswert sein. So kann es mittels der bekannten z-Position möglich sein, das Objekt möglichst gut innerhalb der Fokusebene der optischen Vorrichtung zu positionieren, um derart ein besonders scharfes Abbild des Objekts erzeugen zu können. Bei senkrecht zur optischen Achse ausgedehnten Objekten kann es erstrebenswert sein, die z-Position für verschiedene Punkte des Objekts senkrecht zur optischen Achse zu bestimmen, um den relevanten Bildausschnitts fokussieren zu können. Es kann auch erstrebenswert sein, mittels optischer Techniken ein Höhenprofil des Objekts zu erstellen.The determination of the position of an object to be imaged parallel to the optical axis of an optical device (z position) can be desirable for various reasons. Thus, by means of the known z position, it can be possible to position the object as well as possible within the focal plane of the optical device in order to be able to produce a particularly sharp image of the object in this way. In the case of objects extended perpendicular to the optical axis, it may be desirable to determine the z position for different points of the object perpendicular to the optical axis in order to be able to focus on the relevant image section. It may also be desirable to create a height profile of the object using optical techniques.

Bestehende Techniken erlauben ein Bestimmen der z-Position z.B. über eine Positionierung des Objekts an verschiedenen Referenzpositionen. Anhand einer Schärfe des Objekts and den verschiedenen Referenzpositionen kann dann beurteilt werden, ob sich das Objekt in der Fokusebene befindet oder nicht. Jedoch kann es häufig nur mit einer eingeschränkten Genauigkeit möglich sein, eine Schärfe des Objekts zu bestimmen. Deshalb kann eine solche vorbekannte Technik vergleichsweise ungenau sein. Ferner sind interferometrische Techniken zum Bestimmen der z-Position bekannt. Solche Techniken erlauben eine vergleichsweise hohe Genauigkeit beim Bestimmen der z-Position; die entsprechenden Vorrichtungen können aber vergleichsweise kompliziert und teuer sein.Existing techniques allow the z position to be determined e.g. by positioning the object at different reference positions. A sharpness of the object at the various reference positions can then be used to assess whether the object is in the focal plane or not. However, it can often only be possible with a limited accuracy to determine a sharpness of the object. Therefore, such a prior art technique can be comparatively inaccurate. Interferometric techniques for determining the z position are also known. Such techniques allow a comparatively high accuracy when determining the z position; the corresponding devices can, however, be comparatively complicated and expensive.

Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken zum Bestimmen einer Position eines Objekts parallel zur optischen Achse einer optischen Vorrichtung. Insbesondere besteht ein Bedarf für solche Techniken, welche vergleichsweise einfach in optische Vorrichtungen zu implementieren sind, d.h. keine oder nur wenige bauliche Veränderungen benötigen, und die eine vergleichsweise hohe Genauigkeit des Bestimmens der Position ermöglichen.Therefore, there is a need for improved techniques for determining a position of an object parallel to the optical axis of an optical device. In particular, there is a need for such techniques that are comparatively easy to implement in optical devices, i.e. require little or no structural changes, and which allow a comparatively high accuracy of determining the position.

Diese Aufgabe wird von den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen.This task is solved by the independent claims. The dependent claims define embodiments.

Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Objekts parallel zur optischen Achse einer optischen Vorrichtung. Das Verfahren umfasst das Beleuchten des Objekts aus einer ersten Beleuchtungsrichtung und das Erfassen eines ersten Bilds des Objekts während des Beleuchtens. Das Verfahren umfasst weiterhin das Beleuchten des Objekts aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung und das Erfassen eines zweiten Bilds des Objekts während des Beleuchtens. Das Verfahren umfasst weiterhin das Bestimmen eines Abstands zwischen Abbildungsorten des Objekts in dem ersten Bild und dem zweiten Bild. Das Verfahren umfasst weiterhin das Bestimmen einer Position des Objekts parallel zur optischen Achse basierend auf dem Abstand.In one aspect, the present application relates to a method for determining a position of an object parallel to the optical axis of an optical device. The method includes illuminating the object from a first illumination direction and capturing a first image of the object during the illumination. The method further comprises illuminating the object from a second illumination direction and capturing a second image of the object during the illumination. The method further includes determining a distance between imaging locations of the object in the first image and the second image. The method further includes determining a position of the object parallel to the optical axis based on the distance.

In anderen Worten kann es also möglich sein, das Objekt sequentiell aus der ersten und zweiten Beleuchtungsrichtung zu beleuchten und jeweils ein Bild des Objekts zu erfassen. Insbesondere können die erste Beleuchtungsrichtung und/oder die zweite Beleuchtungsrichtung einen Winkel mit derjenigen Achse der optischen Vorrichtung einschließen, entlang derer ein idealisierter Lichtstrahl keine oder nur eine geringe Ablenkung erfährt (optische Achse). In einem solchen Fall kann der Abbildungsort des Objekts in einem entsprechenden Bild verschoben sein, sofern sich das Objekt nicht in der Fokusebene der optischen Vorrichtung befindet. Durch das Bestimmen des Abstands in Bezug auf die erste und zweite Beleuchtungsrichtung kann es möglich sein, Rückschlüsse auf die Position zu ziehen.In other words, it may be possible to illuminate the object sequentially from the first and second illumination directions and to capture an image of the object in each case. In particular, the first illumination direction and / or the second illumination direction can enclose an angle with that axis of the optical device along which an idealized light beam experiences no or only a slight deflection (optical axis). In such a case, the imaging location of the object can be shifted in a corresponding image, provided that the object is not in the focal plane of the optical device. By determining the distance in relation to the first and second direction of illumination, it may be possible to draw conclusions about the position.

Bestimmen der Position kann hierbei bedeuten: quantitatives Bestimmen der Position, z.B. in Bezug auf die Fokusebene oder in Bezug auf ein sonstiges geeignetes Referenzsystem der optischen Vorrichtung; und/oder qualitatives Bestimmen der Position, z.B. in Bezug auf das Kriterium, ob eine bestimmte vorgegebene Position parallel zur optischen Achse, wie z.B. die Fokusebene, erreicht ist oder nicht.Determining the position can mean: quantitative determination of the position, e.g. in relation to the focal plane or in relation to another suitable reference system of the optical device; and / or determining the position qualitatively, e.g. with regard to the criterion whether a certain predetermined position is parallel to the optical axis, e.g. the focus level, is reached or not.

Die erste Beleuchtungsrichtung ist charakterisiert durch einen ersten Winkel gegenüber der optischen Achse und die zweite Beleuchtungsrichtung durch einen zweiten Winkel gegenüber der optischen Achse charakterisiert ist. Das Bestimmen der Position des Objektsbasiert weiterhin auf dem ersten Winkel und auf dem zweiten Winkel. In einem solchen Fall kann es insbesondere möglich sein, dass das Bestimmen der Position des Objekts weiterhin umfasst: Quantifizieren der Position des Objekts in Bezug auf die Fokusebene der optischen Vorrichtung anhand von trigonometrischen Beziehungen zwischen den Winkeln und dem Abstand.The first direction of illumination is characterized by a first angle with respect to the optical axis and the second direction of illumination is characterized by a second angle with respect to the optical axis. Determining the position of the object continues to be based on the first angle and the second angle. In such a case, it can in particular be possible that the determination of the position of the object further comprises: quantifying the position of the object with respect to the focal plane of the optical device on the basis of trigonometric relationships between the angles and the distance.

Mit einem solchen Ansatz kann es möglich sein, z.B. allein basierend auf dem ersten und zweiten Bild eine vergleichsweise genaue Bestimmung der Position des Objekts parallel zur optischen Achse durchzuführen. Insbesondere kann es entbehrlich sein, z.B. eine Serie von verschiedenen Bildern des Objekts für verschiedene Referenzpositionen des Objekts parallel zur optischen Achse durchzuführen. In anderen Worten kann es möglich sein, die Position des Objekts nur anhand der Bilder für verschiedene Beleuchtungsrichtungen zu bestimmen; es kann entbehrlich sein, das Objekt mechanisch parallel zur optischen Achse zu verschieben. Dies kann ein besonders schnelles und genaues Bestimmen der Position ermöglichen. Dies kann eine besonders einfache Implementierung des entsprechenden Messvorgangs ermöglichen. Z.B. kann es möglich sein, im Vergleich zu herkömmlichen optischen Vorrichtungen, wie z.B. Mikroskopievorrichtungen, lediglich eine Beleuchtungsvorrichtung der optischen Vorrichtung zu verändern; z.B. kann es möglich sein, dass eine Detektionsvorrichtung der optischen Vorrichtung unverändert bleibt.With such an approach, it may be possible, for example, to carry out a comparatively precise determination of the position of the object parallel to the optical axis based solely on the first and second image. In particular, it can be unnecessary, for example, to carry out a series of different images of the object for different reference positions of the object parallel to the optical axis. In other words, it may be possible Determine the position of the object only on the basis of the images for different lighting directions; it may not be necessary to move the object mechanically parallel to the optical axis. This can enable the position to be determined particularly quickly and precisely. This can enable a particularly simple implementation of the corresponding measurement process. For example, in comparison to conventional optical devices, such as microscopy devices, it may be possible to change only one illumination device of the optical device; For example, it may be possible for a detection device of the optical device to remain unchanged.

Die vorliegende Anmeldung umfasst ferner ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Objekts parallel zur optischen Achse einer optischen Vorrichtung. Das Verfahren umfasst: Beleuchten des Objekts aus einer ersten Beleuchtungsrichtung und Erfassen eines ersten Bilds des Objekts während des Beleuchtens, Beleuchten des Objekts aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung und Erfassen eines zweiten Bilds des Objekts während des Beleuchtens, Bestimmen eines Abstands zwischen Abbildungsorten des Objekts in dem ersten Bild und in dem zweiten Bild, Bestimmen einer Position des Objekts parallel zur optischen Achse basierend auf dem Abstand, und Positionieren des Objekts an verschiedenen Referenzpositionen parallel zur optischen Achse. Das Verfahren kann z.B. für jede der Referenzpositionen parallel zur optischen Achse das Beleuchten des Objekts aus der ersten Beleuchtungsrichtung und das Erfassen des ersten Bilds und das Beleuchten des Objekts aus der zweiten Beleuchtungsrichtung und das Erfassen des zweiten Bilds und das Bestimmen des Abstands umfassen. Das Bestimmen der Position des Objekts kann dann umfassen: Minimieren des Abstands für die verschiedenen Referenzpositionen. In einem solchen Fall kann es insbesondere möglich sein, die Position des Objekts parallel zur optischen Achse qualitativ zu bestimmen. Zum Beispiel kann für den Fall, dass der Abstand minimal wird, angenommen werden, dass die entsprechende Referenzposition parallel zur optischen Achse in oder nahe bei der Fokusebene liegt. Z.B. können zwei, drei oder mehr Referenzpositionen verwendet werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Beleuchtungsrichtungen in Abhängigkeit der Referenzposition anzupassen. Es kann auch vorgesehen sein, für die verschiedenen Referenzpositionen mehr als zwei Bilder aus mehr als zwei Beleuchtungsrichtungen zu erfassen. Derart können mehrere Abbildungsorte bestimmt werden bzw. redundante Informationen erhalten werden, wodurch eine besonders genaue Positionsbestimmung ermöglicht wird. Insbesondere in Szenarien, in denen das Objekt eine gewisse Periodizität aufweist bzw. eine periodische Struktur ist, kann derart ein besonders genaues Bestimmen der Position möglich sein.The present application further includes a method for determining a position of an object parallel to the optical axis of an optical device. The method includes: illuminating the object from a first illumination direction and capturing a first image of the object during the illumination, illuminating the object from a second illumination direction and capturing a second image of the object during the illumination, determining a distance between imaging locations of the object in the first Image and in the second image, determining a position of the object parallel to the optical axis based on the distance, and positioning the object at different reference positions parallel to the optical axis. The method can e.g. for each of the reference positions parallel to the optical axis include illuminating the object from the first illumination direction and capturing the first image and illuminating the object from the second illumination direction and capturing the second image and determining the distance. Determining the position of the object can then include: minimizing the distance for the different reference positions. In such a case, it may in particular be possible to qualitatively determine the position of the object parallel to the optical axis. For example, in the event that the distance becomes minimal, it can be assumed that the corresponding reference position is parallel to the optical axis in or close to the focal plane. E.g. two, three or more reference positions can be used. In principle, it is also possible to adapt the directions of illumination as a function of the reference position. Provision can also be made for capturing more than two images from more than two illumination directions for the different reference positions. In this way, multiple imaging locations can be determined or redundant information can be obtained, which enables a particularly precise position determination. Particularly in scenarios in which the object has a certain periodicity or is a periodic structure, a particularly precise determination of the position can be possible in this way.

Im Allgemeinen kann es möglich sein, z.B. im Anschluss an das Bestimmen der Position des Objekts, eine Fokuseinheit der optischen Vorrichtung anzusteuern, zum Positionieren des Objekts in der Fokusebene der optischen Vorrichtung in Abhängigkeit der bestimmten Position. Derart kann es möglich sein, eine besonders schnelle und zuverlässige und genaue Fokussierung auf das Objekt vorzunehmen. Nachfolgend können dann Bilder des Objekts erfasst werden, die eine besonders hohe Qualität aufweisen.In general it may be possible e.g. following the determination of the position of the object to control a focus unit of the optical device, for positioning the object in the focus plane of the optical device as a function of the determined position. In this way it can be possible to focus on the object in a particularly fast, reliable and precise manner. Subsequently, images of the object can be captured that have a particularly high quality.

Zum Bestimmen des Abstands können verschiedene Techniken Anwendung finden. Zum Beispiel kann das Bestimmen des Abstands umfassen: Bestimmen eines ersten Referenzpunkts des Objekts in dem ersten Bild und Bestimmen eines zweiten Referenzpunkts in dem zweiten Bild. Der Abstand kann zwischen dem ersten Referenzpunkt und dem zweiten Referenzpunkt bestimmt werden. Der erste und zweite Referenzpunkt können einem bestimmten Teil des Objekts entsprechen. Durch geeignete Wahl des Referenzpunkts kann der Abstand besonders genau bestimmt werden.Various techniques can be used to determine the distance. For example, determining the distance may include determining a first reference point of the object in the first image and determining a second reference point in the second image. The distance can be determined between the first reference point and the second reference point. The first and second reference points can correspond to a certain part of the object. The distance can be determined particularly precisely by a suitable choice of the reference point.

Im Allgemeinen ist die Wahl eines geeigneten Referenzpunkts nicht besonders beschränkt. Insbesondere kann es erstrebenswert sein, einen Referenzpunkt zu wählen, der sowohl in dem ersten Bild, als auch in dem zweiten Bild mit einer vergleichsweise hohen Zuverlässigkeit und Genauigkeit aufgefunden und bestimmt werden kann. Dann kann eine Genauigkeit der bestimmten Position vergleichsweise hoch sein. Als Referenzpunkte kämen z.B. in Frage: markante Merkmale des Objekts; Landmarken; maschinenlesbare Zeichen; durch einen Benutzer festgelegte Punkte, usf.In general, the choice of a suitable reference point is not particularly limited. In particular, it may be desirable to choose a reference point that can be found and determined both in the first image and in the second image with a comparatively high reliability and accuracy. Then an accuracy of the determined position can be comparatively high. The reference points would be e.g. in question: distinctive features of the object; Landmarks; machine readable characters; points set by a user, etc.

Sofern das Objekt eine signifikante Ausdehnung senkrecht zur optischen Achse aufweist, kann die Wahl des Referenzpunkts einen Einfluss darauf haben, für welchen Teil des Objekts die Position bestimmt wird. Dies kann insbesondere in solchen Szenarien von Bedeutung sein, in denen das Objekt ein signifikantes Höhenprofil aufweist. Dann kann nämlich ein Szenario auftreten, bei dem die Fokussierung eines Teils des Objekts einhergeht mit der Defokussierung eines anderen Teils des Objekts. In einem solchen Fall kann es erstrebenswert sein, eine sog. Fokusmap zu erzeugen, d.h. z.B. senkrecht zur optischen Achse ortsaufgelöste Information über die Position des Objekts zu bestimmen.If the object has a significant extent perpendicular to the optical axis, the choice of the reference point can have an influence on the part of the object for which the position is determined. This can be particularly important in scenarios in which the object has a significant height profile. A scenario can then occur in which the focusing of one part of the object goes hand in hand with the defocusing of another part of the object. In such a case, it may be desirable to create a so-called focus map, i.e. e.g. to determine spatially resolved information about the position of the object perpendicular to the optical axis.

Zum Beispiel kann das Bestimmen des Abstands für mehrere Paare von ersten Referenzpunkten und zweiten Referenzpunkten durchgeführt werden. Das Bestimmen der Position des Objekts kann ortsaufgelöst in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse geschehen und auf den mehreren Paaren von ersten Referenzpunkten und zweiten Referenzpunkten basieren. Derart kann es z.B. möglich sein, gezielt einzelne Teile des Objekts in einer Fokusebene der optischen Vorrichtung zu positionieren. Dies kann insbesondere bei senkrecht zur optischen Achse ausgedehnten Proben erstrebenswert sein.For example, the distance can be determined for several pairs of first reference points and second reference points. The position of the object can be determined in a location-resolved manner in a plane perpendicular to the optical axis and based on the plurality of pairs of first reference points and second reference points. In this way it can be possible, for example to selectively position individual parts of the object in a focal plane of the optical device. This can be particularly desirable in the case of samples extended perpendicular to the optical axis.

Typischerweise korreliert eine Genauigkeit des Bestimmens der Position des Objekts parallel zur bzw. entlang der optischen Achse mit einer Genauigkeit des Bestimmens des Abstands zwischen den Abbildungsorten des Objekts in dem ersten Bild und dem zweiten Bild. Dies bedeutet, dass es erstrebenswert sein kann, den Abstand zwischen den Abbildungsorten besonders genau zu bestimmen. Zum Beispiel kann der Abstand mittels Techniken bestimmt werden, die aus folgender Gruppe ausgewählt sind: Landmarkenerkennung; Bestimmen eines optischen Schwerpunkts des Objekts in dem ersten Bild und/oder dem zweiten Bild; eine Benutzereingabe; Aberrationskorrektur.Typically, an accuracy of determining the position of the object parallel to or along the optical axis correlates with an accuracy of determining the distance between the imaging locations of the object in the first image and the second image. This means that it may be desirable to determine the distance between the imaging locations particularly precisely. For example, the distance can be determined using techniques selected from the following group: landmark recognition; Determining an optical center of gravity of the object in the first image and / or the second image; a user input; Aberration correction.

Zum Beispiel kann es möglich sein, durch Berücksichtigen von vorbekannten Aberrationen z.B. in der Beleuchtungsvorrichtung der optischen Vorrichtung und/oder in der Detektoroptik der optischen Vorrichtung Verzerrungen in dem ersten und zweiten Bild, die zu einer Verschiebung der Abbildungsorte des Objekts führen können, zu berücksichtigen. Solche Verschiebungen können dann herausgerechnet werden bzw. rechnerisch reduziert werden und der tatsächliche Abstand besonders genau bestimmt werden.For example, it may be possible to take into account known aberrations e.g. in the illumination device of the optical device and / or in the detector optics of the optical device to take into account distortions in the first and second images, which can lead to a shift in the imaging locations of the object. Such shifts can then be calculated out or reduced mathematically and the actual distance can be determined particularly precisely.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Anmeldung eine optische Vorrichtung. Die optische Vorrichtung ist eingerichtet, um eine Position eines Objekts parallel zur bzw. entlang der optischen Achse der optischen Vorrichtung zu bestimmen. Die optische Vorrichtung umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung. Die Beleuchtungsvorrichtung ist eingerichtet, um das Objekt aus einer ersten Beleuchtungsrichtung und aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung zu beleuchten. Die optische Vorrichtung umfasst ferner einen Detektor, der eingerichtet ist, um ein erstes Bild des Objekts während des Beleuchtens aus der ersten Beleuchtungsrichtung zu erfassen. Der Detektor ist weiterhin eingerichtet, um ein zweites Bild des Objekts während des Beleuchtens aus der zweiten Beleuchtungsrichtung zu erfassen. Die optische Vorrichtung umfasst weiterhin eine Recheneinheit, die eingerichtet ist, um einen Abstand zwischen Abbildungsorten des Objekts in dem ersten Bild und in dem zweiten Bild zu bestimmen. Die Recheneinheit ist weiterhin eingerichtet, um eine Position des Objekts parallel zur optischen Achse basierend auf dem Abstand zu bestimmen, wobei die erste Beleuchtungsrichtung durch einen ersten Winkel gegenüber der optischen Achse charakterisiert, die zweite Beleuchtungsrichtung durch einen zweiten Winkel gegenüber der optischen Achse charakterisiert ist und die Recheneinheit eingerichtet ist, um die Position des Objekts weiterhin basierend auf dem ersten Winkel und auf dem zweiten Winkel zu bestimmen.According to a further aspect, the present application relates to an optical device. The optical device is set up to determine a position of an object parallel to or along the optical axis of the optical device. The optical device comprises a lighting device. The lighting device is set up to illuminate the object from a first lighting direction and from a second lighting direction. The optical device further comprises a detector which is set up to acquire a first image of the object during the illumination from the first direction of illumination. The detector is also set up to acquire a second image of the object during the illumination from the second direction of illumination. The optical device further comprises a computing unit which is set up to determine a distance between imaging locations of the object in the first image and in the second image. The computing unit is also set up to determine a position of the object parallel to the optical axis based on the distance, the first illumination direction being characterized by a first angle with respect to the optical axis, the second illumination direction being characterized by a second angle with respect to the optical axis and the computing unit is set up to further determine the position of the object based on the first angle and on the second angle.

Die vorliegende Anmeldung umfasst ferner eine optische Vorrichtung, die eingerichtet ist, um eine Position eines Objekts parallel zur optischen Achse der optischen Vorrichtung zu bestimmen. Die optische Vorrichtung umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung, einen Detektor und eine Recheneinheit. Die Beleuchtungsvorrichtung ist eingerichtet, um das Objekt aus einer ersten Beleuchtungsrichtung und aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung zu beleuchten. Der Detektor ist eingerichtet, um ein erstes Bild des Objekts während des Beleuchtens aus der ersten Beleuchtungsrichtung zu erfassen und ein zweites Bild des Objekts während des Beleuchtens aus der zweiten Beleuchtungsrichtung zu erfassen. Die Recheneinheit ist eingerichtet, um einen Abstand zwischen Abbildungsorten des Objekts in dem ersten Bild und in dem zweiten Bild zu bestimmen und eine Position des Objekts parallel zur optischen Achse basierend auf dem Abstand zu bestimmen. Die Recheneinheit ist weiterhin eingerichtet, um einen Probenhalter zum Positionieren des Objekts an verschiedenen Referenzpositionen parallel zur optischen Achse anzusteuern. Die optische Vorrichtung ist für jede Referenzposition parallel zur optischen Achse eingerichtet, um das Beleuchten des Objekts aus der ersten Beleuchtungsrichtung und das Erfassen des ersten Bildes und das Beleuchten des Objekts aus der zweiten Beleuchtungsrichtung und das Erfassen des zweiten Bildes und das Bestimmen des Anstands durchzuführen. Die Recheneinheit ist eingerichtet, um beim Bestimmen der Position des Objekts den Abstand für die verschiedenen Referenzpositionen zu minimieren.The present application further includes an optical device that is configured to determine a position of an object parallel to the optical axis of the optical device. The optical device comprises an illumination device, a detector and a computing unit. The lighting device is set up to illuminate the object from a first lighting direction and from a second lighting direction. The detector is set up to capture a first image of the object during the illumination from the first illumination direction and to capture a second image of the object during the illumination from the second illumination direction. The computing unit is set up to determine a distance between imaging locations of the object in the first image and in the second image and to determine a position of the object parallel to the optical axis based on the distance. The computing unit is also set up to control a sample holder for positioning the object at different reference positions parallel to the optical axis. The optical device is set up for each reference position parallel to the optical axis in order to carry out the illumination of the object from the first illumination direction and the acquisition of the first image and the illumination of the object from the second illumination direction and the acquisition of the second image and the determination of the propriety. The computing unit is set up to minimize the distance for the different reference positions when determining the position of the object.

Zum Beispiel kann die optische Vorrichtung gemäß dem gegenwärtig diskutierten Aspekt eingerichtet sein, um das Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Objekts parallel zur optischen Achse gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung durchzuführen.For example, the optical device in accordance with the aspect currently being discussed may be configured to perform the method for determining a position of an object parallel to the optical axis in accordance with another aspect of the present application.

Für eine solche optische Vorrichtung können Effekte erzielt werden, die vergleichbar sind mit den Effekten, die für das Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Objekts parallel zur optischen Achse gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Anmeldung erzielt werden können.For such an optical device, effects can be achieved that are comparable to the effects that can be achieved for the method for determining a position of an object parallel to the optical axis according to a further aspect of the present application.

Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The features and features set out above, which are described below, can be used not only in the corresponding explicitly stated combinations, but also in further combinations or in isolation, without departing from the scope of protection of the present invention.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

  • 1 illustriert eine Position eines Objekts parallel zur optischen Achse einer optischen Vorrichtung.
  • 2 illustriert Abbildungsorte des Objekts in einem ersten Bild und in einem zweiten Bild, die für verschiedene Beleuchtungsrichtungen aufgenommen sind, für das Szenario der 1.
  • 3 zeigt schematisch die optische Vorrichtung.
  • 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen der Position des Objekts parallel zur optischen Achse.
  • 5 zeigt das iterative Positionieren des Objekts an verschiedenen Referenzpositionen parallel zur optischen Achse, um die Position qualitativ zu bestimmen.
  • 6 illustriert eine Abbildung eines Objekt in ersten und zweiten Bildern, wobei das Objekt senkrecht zur optischen Achse ausgedehnt ist, wobei Referenzpunkte zur Bestimmung des Abstands dargestellt sind.
The above-described properties, features and advantages of this invention and the manner in which they are achieved can be more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings.
  • 1 illustrates a position of an object parallel to the optical axis of an optical device.
  • 2nd illustrates locations of the object in a first image and in a second image, which are recorded for different lighting directions, for the scenario of FIG 1 .
  • 3rd shows schematically the optical device.
  • 4th is a flowchart of a method for determining the position of the object parallel to the optical axis.
  • 5 shows the iterative positioning of the object at different reference positions parallel to the optical axis in order to determine the position qualitatively.
  • 6 illustrates an image of an object in first and second images, the object being extended perpendicular to the optical axis, with reference points for determining the distance being shown.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Verbindung oder Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos implementiert sein. Funktionale Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden. The present invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments with reference to the drawings. In the figures, the same reference symbols designate the same or similar elements. The figures are schematic representations of various embodiments of the invention. Elements shown in the figures are not necessarily drawn to scale. Rather, the various elements shown in the figures are reproduced in such a way that their function and general purpose can be understood by the person skilled in the art. Connections and couplings between functional units and elements shown in the figures can also be implemented as an indirect connection or coupling. A connection or coupling can be implemented wired or wireless. Functional units can be implemented as hardware, software or a combination of hardware and software.

Nachfolgend werden Techniken beschrieben, mittels derer eine Position eines Objekts parallel zur optischen Achse einer optischen Vorrichtung (z-Position) bestimmt werden kann. Im dreidimensionalen Raum, der durch x,y,z-Achsen aufgespannt ist, kann also die z-Komponente der Position bestimmt werden; die optische Achse definiert die z-Achse und ist z.B. parallel zu dieser. Basierend auf der bestimmten z-Position kann z.B. eine Fokuseinheit der optischen Vorrichtung angesteuert werden und derart das Objekt in der Fokusebene der optischen Vorrichtung in Abhängigkeit der bestimmten z-Position positioniert werden (Fokussieren des Objekts). Anschließen können Bilder des Objekts erfasst werden, welche das Objekt besonders scharf abbilden. Solche Techniken können in verschiedensten Gebieten Anwendung finden, z.B. in der Mikroskopie oder in der Fluoreszenz-Messung oder parallel zur Phasenkontrast-Bildgebung.Techniques are described below by means of which a position of an object parallel to the optical axis of an optical device (z position) can be determined. In the three-dimensional space spanned by x, y, z axes, the z component of the position can be determined; the optical axis defines the z-axis and is e.g. parallel to this. Based on the determined z position, e.g. a focus unit of the optical device can be controlled and in this way the object can be positioned in the focus plane of the optical device as a function of the determined z position (focusing of the object). Subsequently, images of the object can be captured which depict the object particularly sharply. Such techniques can be used in a wide variety of fields, e.g. in microscopy or in fluorescence measurement or in parallel to phase contrast imaging.

Für den beispielhaften Anwendungsfall der Fluoreszenz-Messung kann es z.B. möglich sein, mittels der nachfolgend beschriebenen Techniken die z-Position vor und / oder während der Fluoreszenz-Messung zu bestimmen. Damit kann sichergestellt werden, dass sich das fluoreszierende Objekt bei der Messung in der Fokusebene der optischen Vorrichtung befindet; derart kann eine Genauigkeit bei der Fluoreszenz-Messung erhöht werden. Die nachfolgend im Detail beschriebenen Techniken beruhen darauf, dass ein erstes Bild und ein zweites Bild unter Beleuchtung des Objekts aus unterschiedlichen ersten und zweiten Beleuchtungsrichtungen ausgewertet wird. Hierbei kann die Beleuchtung z.B. insbesondere mit einer Wellenlänge durchgeführt werden, die außerhalb des Fluoreszenz-aktiven Bereichs der fluoreszierenden Probe liegt. Grundsätzlich kann also gleichzeitig zur Fluoreszenz-Messung die z-Position bestimmt werden. Dies kann es z.B. insbesondere ermöglichen, bewegte Proben als Funktion der Zeit zuverlässig in der Fokusebene zu positionieren. Ferner kann die z-Position im Allgemeinen aus nur zwei Beleuchtungsvorgängen bestimmt werden; auch dadurch kann eine Licht-toxische Wirkung auf das fluoreszierende Objekt reduziert werden. Bei einer Vermessung von Farbstoffen kann die Wellenlänge des Lichts zur Bestimmung der z-Position z.B. außerhalb des Anregungsbereichs der Farbstoffe gewählt werden. Derart kann ein Bleaching der Farbstoffe verringert bzw. vermieden werden. Eine mögliche Wellenlänge des Lichts, die zum Bestimmen der z-Position verwendet wird, läge z.B. im Infrarotbereich.For the exemplary application of fluorescence measurement, it can e.g. be possible to determine the z position before and / or during the fluorescence measurement using the techniques described below. This can ensure that the fluorescent object is in the focal plane of the optical device during the measurement; in this way, an accuracy in the fluorescence measurement can be increased. The techniques described in detail below are based on evaluating a first image and a second image while illuminating the object from different first and second illumination directions. The lighting can e.g. in particular with a wavelength that lies outside the fluorescence-active region of the fluorescent sample. Basically, the z position can be determined simultaneously with the fluorescence measurement. This can e.g. in particular, enable moving samples to be reliably positioned in the focus plane as a function of time. Furthermore, the z position can generally be determined from only two lighting processes; this can also reduce a light-toxic effect on the fluorescent object. When measuring dyes, the wavelength of the light can be used to determine the z position e.g. can be selected outside the range of excitation of the dyes. In this way, bleaching of the dyes can be reduced or avoided. A possible wavelength of light that is used to determine the z position would be e.g. in the infrared range.

In verschiedenen Szenarien können insbesondere bereits Bilder aus verschiedenen Beleuchtungsrichtungen vorhanden sein, ohne dass diese extra für die Fokussierung gemäß vorliegender Techniken erfasst werden müssten. Ein solches Szenario wäre z.B. die Bestimmung eines Phasenkontrast-Bilds etwa mit Techniken der Fourier-Ptychographie. Dann kann es - ohne weitere Lichtexposition des Objekts - möglich sein, die vorliegenden Techniken anzuwenden, um die z-Position zu bestimmen.In particular, images from different directions of illumination can already be present in different scenarios, without these having to be recorded especially for the focusing according to the present techniques. Such a scenario would be e.g. the determination of a phase contrast image using techniques of Fourier ptychography. Then, without further exposure of the object to light, it may be possible to use the techniques at hand to determine the z position.

In 1 ist eine optische Vorrichtung 1, z.B. ein Mikroskop, schematisch dargestellt. Ein Strahlengang des Lichts verläuft von einer Beleuchtungsvorrichtung 111 zu einem Detektor 112. In 1 sind die optische Achse 120 und die Fokusebene 160 dargestellt. Aus 1 ist ersichtlich, dass das Objekt 100 parallel zur optischen Achse 120 außerhalb der Fokusebene 160 positioniert ist. Dargestellt ist eine z-Position 150, die in Bezug auf die Fokusebene 160 gemessen wird (in 1 mit Δz bezeichnet). In einem solchen Fall kann es besonders einfach und schnell möglich sein, die Fokuseinheit der optischen Vorrichtung 1 anzusteuern, um eine Fokussierung durchzuführen. Insbesondere kann es entbehrlich sein, z.B. eine Umrechnung der z-Position 150 in Bezug auf die Fokusebene 160 durchzuführen. Es wäre auch möglich, die Position des Objekts 100 in einem anderen geeigneten Referenzkoordinatensystem der optischen Vorrichtung zu bestimmen.In 1 is an optical device 1 , for example a microscope, shown schematically. A ray path of light runs from one Lighting device 111 to a detector 112 . In 1 are the optical axis 120 and the focus level 160 shown. Out 1 it can be seen that the object 100 parallel to the optical axis 120 out of focus 160 is positioned. A z position is shown 150 that are related to the focus level 160 is measured (in 1 With Δz designated). In such a case, the focus unit of the optical device can be particularly easily and quickly possible 1 to control to perform a focus. In particular, it can be unnecessary, for example converting the z position 150 in terms of the focus level 160 perform. It would also be possible to position the object 100 to be determined in another suitable reference coordinate system of the optical device.

In 2 sind ferner eine erste Beleuchtungsrichtung 210-1 und eine zweite Beleuchtungsrichtung 210-2 dargestellt. Für die erste Beleuchtungsrichtung 210-1 wird ein erstes Bild 230-1 erfasst. Für die zweite Beleuchtungsrichtung 210-2 wird ein zweites Bild 230-2 erfasst. Wie aus 2 ersichtlich ist, schließt die erste Beleuchtungsrichtung 210-1 einen ersten Winkel 251-1 mit der optischen Achse 120 ein. Deshalb erscheint ein Abbildungsort 220-1 des Objekts 100 in dem ersten Bild 230-1 gemäß 2 nach links gegenüber der optischen Achse 120 versetzt. In 2 ist der erste Winkel 251-1 als α bezeichnet. Wie aus 2 ferner ersichtlich ist, ist der Abbildungsort 220-2 des Objekts 100 in dem zweiten Bild 230-2 in der Darstellung der 2 nach rechts gegenüber der optischen Achse 120 versetzt. Dies ist der Fall aufgrund des zweiten Winkels 251-2 (in 2 mit β bezeichnet), den die zweite Beleuchtungsrichtung 210-2 mit der optischen Achse 120 einschließt. Aus 2 ist ersichtlich, dass ein Betrag des ersten Winkels 251-1 verschieden von einem Betrag des zweiten Winkels 251-2 ist. Im Allgemeinen wäre es möglich, dass die ersten und zweiten Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 symmetrisch in Bezug auf die optische Achse 120 angeordnet sind. Es wäre z.B. auch möglich, dass eine der beiden Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 parallel zur optischen Achse 120 orientiert ist. Im Allgemeinen ist es auch möglich, dass das Objekt 100 einen Versatz gegenüber der optischen Achse 120 aufweist, d.h. innerhalb einer xy-Ebene gegenüber der optischen Achse 120 verschoben ist. Im Allgemeinen ist es ferner nicht notwendig, dass die erste Beleuchtungsrichtung 210-1, die zweite Beleuchtungsrichtung 210-2 und die optische Achse 120 in einer Ebene liegen (in dem Szenario der 2 in der xz-Ebene). Dies bedeutet, dass z.B. die erste Beleuchtungsrichtung 210-1 und/oder die zweite Beleuchtungsrichtung 210-2 aus der xy-Ebene herausgekippt sein können.In 2nd are also a first direction of illumination 210-1 and a second direction of illumination 210-2 shown. For the first lighting direction 210-1 becomes a first picture 230-1 detected. For the second lighting direction 210-2 becomes a second picture 230-2 detected. How from 2nd the first direction of illumination closes 210-1 a first angle 251-1 with the optical axis 120 on. Therefore an image location appears 220-1 of the object 100 in the first picture 230-1 according to 2nd to the left opposite the optical axis 120 transferred. In 2nd is the first angle 251-1 as α designated. How from 2nd is also visible is the location of the picture 220-2 of the object 100 in the second picture 230-2 in the representation of the 2nd to the right opposite the optical axis 120 transferred. This is because of the second angle 251-2 (in 2nd With β designated) that the second direction of illumination 210-2 with the optical axis 120 includes. Out 2nd it can be seen that an amount of the first angle 251-1 different from an amount of the second angle 251-2 is. In general, it would be possible for the first and second directions of illumination 210-1 , 210-2 symmetrical with respect to the optical axis 120 are arranged. For example, it would also be possible for one of the two directions of illumination 210-1 , 210-2 parallel to the optical axis 120 is oriented. In general, it is also possible that the object 100 an offset from the optical axis 120 has, ie within an xy plane with respect to the optical axis 120 is moved. In general, it is also not necessary that the first direction of illumination 210-1 , the second direction of illumination 210-2 and the optical axis 120 lie in one level (in the scenario of 2nd in the xz plane). This means that, for example, the first direction of illumination 210-1 and / or the second direction of illumination 210-2 may have tilted out of the xy plane.

Da eine Beleuchtung des Objekts 100 mit endlichen Winkeln 251-1, 251-2 gegenüber der optischen Achse 120 stattfindet, kann auch ein reines Phasenobjekt, welches keine oder nur eine geringe Schwächung der Amplitude des durchtretenden Lichts bewirkt, in dem ersten und zweiten Bild 230-1, 230-2 abgebildet werden. Dies ermöglicht eine vielfältige Anwendung der vorliegenden Techniken auf verschiedene Proben, insbesondere z.B. biologische Proben.Because lighting the object 100 with finite angles 251-1 , 251-2 opposite the optical axis 120 takes place, a pure phase object, which causes no or only a slight weakening of the amplitude of the light passing through, can also occur in the first and second images 230-1 , 230-2 be mapped. This enables the present techniques to be used in a variety of ways on different samples, in particular, for example, biological samples.

In 2 ist ferner ein Abstand 250 zwischen den Abbildungsorten 220-1, 220-2 des Objekts 100 in den ersten und zweiten Bildern 230-1, 230-2 dargestellt (in 2 mit Δx bezeichnet). Zunächst kann qualitativ festgestellt werden, dass der Abstand 250 nicht verschwindet. Derart kann die z-Position 150 bereits qualitativ als ungleich Null bestimmt werden. Z.B. wäre es möglich, durch iteratives Repositionieren des Objekts 100 an verschiedenen Referenzpositionen (in 2 nicht gezeigt) parallel zur optischen Achse 120, die z-Position 150 qualitativ als gleich bzw. nahe Null zu bestimmen. Dazu könnte das Objekt etwa iterativ solange parallel zur optischen Achse 120 repositioniert werden, bis der Abstand 250 minimiert ist.In 2nd is also a distance 250 between the locations 220-1 , 220-2 of the object 100 in the first and second pictures 230-1 , 230-2 shown (in 2nd With Δx designated). First of all, it can be determined qualitatively that the distance 250 does not disappear. So can the z position 150 can already be determined qualitatively as non-zero. For example, it would be possible to reposition the object iteratively 100 at different reference positions (in 2nd not shown) parallel to the optical axis 120 who have favourited Z Position 150 to be determined qualitatively as equal or close to zero. For this purpose, the object could be iteratively parallel to the optical axis 120 be repositioned until the distance 250 is minimized.

Es wäre aber auch möglich, dass das Bestimmen der z-Position 150 weiterhin auf dem ersten Winkel 251-1 und dem zweiten Winkel 251-2 basiert. Dann kann die z-Position 150 quantitativ bestimmt werden. Hierzu können, wie nachfolgend dargelegt, trigonometrische Beziehungen zwischen dem ersten Winkel 251-1, dem zweiten Winkel 251-2 und dem Abstand 250 berücksichtigt werden.But it would also be possible to determine the z position 150 continue on the first angle 251-1 and the second angle 251-2 based. Then the z position 150 be determined quantitatively. For this purpose, as explained below, trigonometric relationships between the first angle 251-1 , the second angle 251-2 and the distance 250 be taken into account.

Für das Szenario der 2 gilt: Δ z = a cos α = b cos β ,

Figure DE102014109687B4_0001
wobei a einen Abstand zwischen dem Objekt 100 und dem Abbildungsort 220-1 des Objekts 100 in dem ersten Bild 230-1 entlang der ersten Beleuchtungsrichtung 210-1 bezeichnet und b einen Abstand zwischen dem Objekt 100 und dem Abbildungsort 220-2 des Objekts 100 in dem zweiten Bild 230-2 entlang der zweiten Beleuchtungsrichtung 210-2 bezeichnet (a und b sind in 2 nicht dargestellt). Diese Formel ergibt sich aus der Definition des Cosinus für rechtwinklige Dreiecke.For the scenario of 2nd applies: Δ e.g. = a cos α = b cos β ,
Figure DE102014109687B4_0001
where a is a distance between the object 100 and the location of the image 220-1 of the object 100 in the first picture 230-1 along the first direction of illumination 210-1 denotes and b a distance between the object 100 and the location of the image 220-2 of the object 100 in the second picture 230-2 along the second direction of illumination 210-2 (a and b are in 2nd not shown). This formula results from the definition of the cosine for right triangles.

Unter Anwendung des Sinussatzes für allgemeine Dreiecke erhält man: Δ x sin ( α + β ) = b sin ( 90 ° α ) = b cos α .

Figure DE102014109687B4_0002
Using the sine theorem for general triangles we get: Δ x sin ( α + β ) = b sin ( 90 ° - α ) = b cos α .
Figure DE102014109687B4_0002

Durch Kombination von Gleichung 1 und 2 ergibt sich: Δ z = Δ x cos α  cos β sin ( α + β ) .

Figure DE102014109687B4_0003
Combining equations 1 and 2 gives: Δ e.g. = Δ x cos α cos β sin ( α + β ) .
Figure DE102014109687B4_0003

Anhand von Gleichung 3 ist es möglich, basierend auf dem ersten Winkel 251-1 und dem zweiten Winkel 251-2 und ferner basierend auf dem Abstand 250 der Abbildungsorte 220-1, 220-2, die z-Position 150 zu bestimmen. Insbesondere kann die z-Position 150 allein durch zweimaliges Beleuchten und gleichzeitiges Erfassen des ersten und zweiten Bilds 230-1, 230-2 bestimmt werden. Eine Lichtbelastung des Objekts 100 kann minimiert werden, z.B. im Vergleich zu dem oben genannten Szenario mit iterativer Positionierung des Objekts 100 an verschiedenen Referenzpositionen parallel zur optischen Achse 120.Using equation 3, it is possible based on the first angle 251-1 and the second angle 251-2 and further based on the distance 250 of the locations 220-1 , 220-2 who have favourited Z Position 150 to determine. In particular, the z position 150 simply by illuminating twice and simultaneously capturing the first and second image 230-1 , 230-2 be determined. A light exposure of the object 100 can be minimized, e.g. in comparison to the above scenario with iterative positioning of the object 100 at different reference positions parallel to the optical axis 120 .

Es kann erstrebenswert sein, eine Genauigkeit des Bestimmens der z-Position 150 zu erhöhen. Die Genauigkeit des Bestimmens der z-Position 150 hängt typischerweise direkt mit dem ersten Winkel 251-1, dem zweiten Winkel 251-2 und dem Abstand 250 zusammen. Daher kann die Genauigkeit bei dem Bestimmen der z-Position 150 limitiert sein zumindest durch eine Pixelgröße in dem ersten Bild 230-1 und dem zweiten Bild 230-2.It may be desirable to have an accuracy of determining the z position 150 to increase. The accuracy of determining the z position 150 typically depends directly on the first angle 251-1 , the second angle 251-2 and the distance 250 together. Therefore, the accuracy in determining the z position 150 be limited at least by a pixel size in the first image 230-1 and the second picture 230-2 .

Ein Fehler im Abstand 250 - nachfolgend als Δx' bezeichnet - überträgt sich wie folgt auf einen Fehler der z-Position 150: Δ z ' = Δ x ' cos α  cos β sin ( α + β ) .

Figure DE102014109687B4_0004
A mistake in the distance 250 - hereinafter as Δx ' designated - is transferred to an error in z position 150 as follows: Δ e.g. ' = Δ x ' cos α cos β sin ( α + β ) .
Figure DE102014109687B4_0004

Sofern das Objekt 100 eine signifikante Ausdehnung in der xy-Ebene aufweist, kann es z.B. erstrebenswert sein, den Abstand 250 zwischen bestimmten Referenzpunkten in dem ersten Bild 230-1 und dem zweiten Bild 230-2 zu bestimmen. Die Referenzpunkte können einen bestimmten Teil des Objekts 100 markieren, z.B. einen besonders markanten Teil oder einen für die Abbildung besonders wichtigen Teil. Im Allgemeinen ist es auch möglich, den Abstand 250 für mehrere Paare von Referenzpunkten des Objekts 100 zu bestimmen. Derart kann es möglich sein, durch mehrmaliges Anwenden von Gleichung 3, für verschiedene Teile des Objekts 100 jeweils die z-Position 150 zu bestimmen. In anderen Worten kann also die z-Position 150 ortsaufgelöst in der xy-Ebene bestimmt werden.Unless the object 100 has a significant extent in the xy-plane, it may be desirable, for example, the distance 250 between certain reference points in the first image 230-1 and the second picture 230-2 to determine. The reference points can be a specific part of the object 100 mark, for example a particularly striking part or a part that is particularly important for the illustration. In general, it is also possible to change the distance 250 for several pairs of reference points of the object 100 to determine. In this way, it can be possible to apply equation 3 several times for different parts of the object 100 each the z position 150 to determine. In other words, the z position 150 be determined in a spatially resolved manner in the xy plane.

Es kann also erstrebenswert sein, den Abstand 250 besonders genau zu bestimmen. In diesem Zusammenhang kann es möglich sein, verschiedenste Techniken anzuwenden, die eine besonders genaue Bestimmung des Abstands 250 ermöglichen. Solche Techniken können z.B. umfassen: Landmarkenerkennung; Bestimmung eines optischen Schwerpunkts des Objekts 100 in dem ersten Bild 230-1 und/oder in dem zweiten Bild 230-2; eine Benutzereingabe; eine Aberrationskorrektur. In einem einfachen Szenario könnte z.B. der Benutzer einen bestimmen Referenzpunkt des Objekts 100 in dem ersten Bild 230-1 auswählen und den entsprechenden Referenzpunkt in dem zweiten Bild 230-2 auswählen. Mittels Landmarkenerkennung kann es z.B. möglich sein, eine solche Auswahl von Referenzpunkten zumindest teil-automatisiert durchzuführen. Es wäre auch möglich, den optischen Schwerpunkt als Referenzpunkt zum Bestimmen des Abstands 250 zu verwenden. Die Aberrationskorrektur kann z.B. dazu eingesetzt werden, bekannte Fehlabbildungen aufgrund von Aberrationen in der optischen Vorrichtung 1 zu berücksichtigen.So it may be worth striving for the distance 250 to be determined particularly precisely. In this context, it may be possible to use a wide variety of techniques to determine the distance particularly precisely 250 enable. Such techniques can include, for example: landmark recognition; Determination of an optical center of gravity of the object 100 in the first picture 230-1 and / or in the second picture 230-2 ; a user input; an aberration correction. In a simple scenario, for example, the user could determine a specific reference point of the object 100 in the first picture 230-1 select and the corresponding reference point in the second image 230-2 choose. Using landmark recognition, it may be possible, for example, to carry out such a selection of reference points at least partially automatically. It would also be possible to use the optical center of gravity as a reference point to determine the distance 250 to use. The aberration correction can be used, for example, for known malformations due to aberrations in the optical device 1 to consider.

Eine weitere Begrenzung der Genauigkeit beim Bestimmen der z-Position 150 kann sich aus der kohärenten Tiefenschärfe des Detektors 112 der optischen Vorrichtung 1 ergeben. Insbesondere sollte gewährleistet werden, dass das Objekt 100 - auch bei einer signifikanten Verschiebung gegenüber der Fokusebene 160 - noch in dem ersten Bild 230-1 und dem zweiten Bild 230-2 abgebildet wird. Es kann jedoch entbehrlich sein, eine scharfe Abbildung des Objekts 100 zu erreichen; insbesondere obenstehend beschriebene Techniken, wie z.B. die Bestimmung des optischen Schwerpunkts des Objekts 100, können auch in einem Fall angewendet werden, in dem das Objekt 100 nur sehr unscharf in den Bildern 230-1, 230-2 abgebildet ist.Another limitation of accuracy in determining the z position 150 can result from the coherent depth of field of the detector 112 the optical device 1 surrender. In particular, it should be ensured that the object 100 - Even if there is a significant shift compared to the focus level 160 - still in the first picture 230-1 and the second picture 230-2 is mapped. However, it may not be necessary to have a sharp image of the object 100 to reach; in particular the techniques described above, such as determining the optical center of gravity of the object 100 , can also be used in a case where the object 100 only very blurred in the pictures 230-1 , 230-2 is shown.

Während in den 1 und 2 eine Situation gezeigt ist, in denen das Objekt 100 entlang der optischen Achse 120 positioniert ist, d.h. es die optische Achse 120 schneidet, kann mittels der voranstehend beschriebenen Techniken die z-Position auch für solche Szenarien bestimmt werden, in denen das Objekt 100 einen bestimmten Versatz parallel zur x-Richtung und / oder parallel zur y-Richtung gegenüber der optischen Achse 120 aufweist. Allgemein formuliert können die voranstehend beschriebenen Techniken zum Bestimmen der Position 150 des Objekts parallel zur optischen Achse 120 also die Bestimmung der z-Komponente der Position des Objekts 100 im dreidimensionalen Raum, der durch die x,y,z-Achsen aufgespannt ist, ermöglichen.While in the 1 and 2nd a situation is shown in which the object 100 along the optical axis 120 is positioned, ie it is the optical axis 120 intersects, using the techniques described above, the z position can also be determined for those scenarios in which the object 100 a certain offset parallel to the x direction and / or parallel to the y direction with respect to the optical axis 120 having. In general terms, the techniques described above can be used to determine position 150 of the object parallel to the optical axis 120 thus the determination of the z component of the position of the object 100 in three-dimensional space spanned by the x, y, z axes.

In der 2 ist ferner eine Situation gezeigt, in der zwei Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 zum Bestimmen der z-Position verwendet werden. Im Allgemeinen ist es auch möglich, eine größere Anzahl von Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 zum Bestimmen der z-Position 150 des Objekts 100 zu verwenden. Z.B. können drei oder vier oder zehn oder mehr Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 verwendet werden. Es wäre z.B. möglich, für die verschiedenen Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 jeweils paarweise die oben genannten Techniken anzuwenden, z.B. jeweils paarweise die Gleichung 3 anzuwenden. Derart kann z.B. die z-Position 150 des Objekts 100 mehrfach bestimmt werden und daraus ein geeigneter Mittelwert gebildet werden. Derart kann es z.B. möglich sein, die z-Position 150 des Objekts 100 besonders genau zu bestimmen. Im Allgemeinen können verschiedenste Techniken zum Kombinieren eines größeren Datensatzes bestehend aus Abbildungsorten 220-1, 220-2 mehrerer Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 eingesetzt werden. Z.B. könnte Gleichung 3 geeignet modifiziert werden oder mehrere z-Positionen, die aus den verschiedenen Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 erhalten werden, könnten nach mehrfachem Anwenden der Gleichung 3 konsolidiert werden. In anderen Worten kann es durch mehrere Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 bzw. redundante Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-möglich sein, eine höhere Genauigkeit beim Bestimmen der z-Position 150 zu erreichen; es ist z.B. insbesondere möglich, eine Genauigkeit zu erreichen, die höher ist, als eine Auflösung entsprechender Bilder, aus denen die Abbildungsorte 220-1, 220-2 bestimmt werden.In the 2nd a situation is also shown in which two directions of illumination 210-1 , 210-2 can be used to determine the z position. In general, it is also possible to use a larger number of lighting directions 210-1 , 210-2 to determine the z position 150 of the object 100 to use. For example, three or four or ten or more lighting directions 210-1 , 210-2 be used. It would be possible, for example, for the different lighting directions 210-1 , 210-2 the above techniques in pairs to apply, eg to apply equation 3 in pairs. For example, the z position 150 of the object 100 be determined several times and a suitable mean value can be formed from them. For example, the z position may be possible in this way 150 of the object 100 to be determined particularly precisely. In general, a variety of techniques can be used to combine a larger data set consisting of mapping locations 220-1 , 220-2 multiple lighting directions 210-1 , 210-2 be used. For example, equation 3 could be appropriately modified or multiple z positions arising from the different directions of illumination 210-1 , 210-2 could be consolidated after applying Equation 3 several times. In other words, it can be through multiple lighting directions 210-1 , 210-2 or redundant lighting directions 210-1 , 210-be possible, a higher accuracy when determining the z position 150 to reach; for example, it is possible, in particular, to achieve an accuracy which is higher than a resolution of corresponding images from which the imaging locations 220-1 , 220-2 be determined.

In 3 ist die optische Vorrichtung 1 schematisch dargestellt. Die optische Vorrichtung 1 weist die Beleuchtungsvorrichtung 111 und den Detektor 112 auf. Weiterhin ist ein Probenhalter mit Fokuseinheit 311 vorgesehen. Die Fokuseinheit kann dazu eingerichtet sein, um das Objekt 100 parallel zur optischen Achse 120 zu positionieren, z.B. um verschiedene Referenzpositionen anzufahren oder zu fokussieren. Die optische Vorrichtung 1 weist weiterhin eine Recheneinheit 312 auf. Die Recheneinheit 312 ist eingerichtet, verschiedene Schritte im Zusammenhang mit dem Bestimmen der z-Position 150, wie voranstehend erläutert, durchzuführen. Die Recheneinheit 312 kann mit einem Speicher (in 3 nicht gezeigt) gekoppelt sein. In dem Speicher, z.B. einem nicht flüchtigen oder flüchtigen Speicher, können entsprechende Arbeitsanweisungen und Befehle zum Durchführen der voranstehenden Techniken durch die Recheneinheit 312 hinterlegt sein. Z.B. kann die Recheneinheit 312 vom Speicher Befehle erhalten, um anhand der Gleichung 3 die z-Position 150 zu bestimmen bzw. innerhalb des ersten und zweiten Bilds 230-1, 230-2 Referenzpunkte aufzufinden und dann den Abstand 250 zu ermitteln.In 3rd is the optical device 1 shown schematically. The optical device 1 has the lighting device 111 and the detector 112 on. There is also a sample holder with focus unit 311 intended. The focus unit can be set up to the object 100 parallel to the optical axis 120 position, for example to approach or focus on different reference positions. The optical device 1 also has a computing unit 312 on. The computing unit 312 is set up various steps related to determining the z position 150 , as explained above. The computing unit 312 can with a memory (in 3rd not shown) coupled. In the memory, for example a non-volatile or volatile memory, corresponding work instructions and commands for carrying out the above techniques by the computing unit 312 be deposited. For example, the computing unit 312 Receive commands from memory to use equation 3 to determine the z position 150 to determine or within the first and second image 230-1 , 230-2 Find reference points and then the distance 250 to investigate.

Im Allgemeinen ist es möglich, dass mittels der optischen Vorrichtung 1 noch weitere Aufgaben - neben der Bestimmung der z-Position 150 - durchgeführt werden, wie z.B. Fluoreszenzmessungen. Insbesondere in einem solchen Fall kann das Bestimmen der z-Position 150 basierend auf den ersten und zweiten Bildern 230-1, 230-2 durch eine Hilfsoptik durchgeführt werden, welche z.B. eine kleine Blende mit großer Tiefenschärfe aufweist - wodurch sichergestellt werden kann, dass auch für große z-Positionen 150 der Abstand 250 noch zuverlässig zu ermitteln ist. Zum Durchführen der eigentlichen Fluoreszenzmessung kann dann eine weitere Optik verwendet werden, welche z.B. eine große Blende aufweist, um besonders lichtintensiv zu arbeiten. Auch paralleles Erfassen der ersten und zweiten Bilder 230-1, 230-2 und Durchführen der Fluoreszenzmessung kann derart möglich sein.In general, it is possible to use the optical device 1 other tasks - in addition to determining the z position 150 - Are carried out, such as fluorescence measurements. In such a case, in particular, the z position can be determined 150 based on the first and second images 230-1 , 230-2 be carried out by means of auxiliary optics which, for example, have a small aperture with a large depth of field - which can ensure that even for large z positions 150 the distance 250 can still be reliably determined. Additional optics can then be used to carry out the actual fluorescence measurement, which, for example, has a large diaphragm in order to work particularly light-intensively. Also parallel acquisition of the first and second images 230-1 , 230-2 and performing the fluorescence measurement may be possible in this way.

Grundsätzlich können verschiedenste Beleuchtungsvorrichtungen 111 verwendet werden, um das Beleuchten des Objekts 100 mit den verschiedenen Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 durchzuführen. Es kann z.B. ein Scan-Spiegel z.B. in einer Feldblendenebene der Beleuchtungsvorrichtung 111 verwendet werden. Es könnte auch eine adaptive Komponente in einer Aperturblende bzw. Beleuchtungspupille der Beleuchtungseinrichtung verwendet werden; z.B. könnte die Beleuchtungsvorrichtung 111 gemäß Deutscher Patentanmeldung 10 2014 101 219.4 verwendet werden. Eine adaptive Komponente könnte z.B. ein Flächenlichtmodulator (engl. spatial light modulator, SLM) oder ein Digitale Mikrospiegelvorrichtung (engl. Digital Micromirror Device, DMD) oder eine bewegliche bzw. verschiebbare Sigma-Blende sein. Es wäre auch möglich, dass die Beleuchtungsvorrichtung 111 ein Leuchtdioden-Array umfasst. Z.B. können die Leuchtdioden des Leuchtdioden-Arrays auf einem kartesischen Raster angeordnet sein. Dann kann z.B. durch Ansteuern einer bestimmten Leuchtdiode des Leuchtdioden-Arrays, die einen bestimmten Abstand gegenüber der optischen Achse 120 aufweist, eine bestimmte Beleuchtungsrichtung 210-1, 210-2 implementiert werden.Basically, a wide variety of lighting devices 111 used to illuminate the object 100 with the different lighting directions 210-1 , 210-2 perform. For example, a scan mirror can be used, for example, in a field diaphragm plane of the lighting device 111 be used. An adaptive component could also be used in an aperture diaphragm or illumination pupil of the illumination device; for example, the lighting device 111 according to German patent application 10 2014 101 219.4 can be used. An adaptive component could be, for example, a spatial light modulator (SLM) or a digital micromirror device (DMD) or a movable or displaceable sigma diaphragm. It would also be possible for the lighting device 111 comprises a light-emitting diode array. For example, the light emitting diodes of the light emitting diode array can be arranged on a Cartesian grid. Then, for example, by driving a certain light-emitting diode of the light-emitting diode array, which is a certain distance from the optical axis 120 has a certain direction of illumination 210-1 , 210-2 be implemented.

In 4 ist ein Verfahren zum Bestimmen der z-Position 150 des Objekts 100 gemäß verschiedener Ausführungsformen dargestellt. Das Verfahren beginnt in Schritt S1. Zunächst wird in Schritt S2 das Objekt 100 aus der ersten Beleuchtungsrichtung 210-1 beleuchtet und das erste Bild 230-1 erfasst. In Schritt S3 wird das Objekt 100 aus der zweiten Beleuchtungsrichtung 210-2 beleuchtet und das zweite Bild 230-2 erfasst. Dann wird in Schritt S4 der Abstand 250 zwischen den beiden Abbildungsorten des Objekts in den ersten und zweiten Bildern 230-1, 230-2 bestimmt. Anschließend erfolgt in Schritt S5 das Bestimmen der z-Position 150. In Schritt S5 kann das Bestimmen der z-Position 150 z.B. qualitativ erfolgen oder quantitativ erfolgen. Zur quantitativen Bestimmung der z-Position 150 kann z.B. die Gleichung 3 verwendet werden. Es wäre auch möglich, dass - zusätzlich zu den Schritten S2 - S4 - das Objekt aus weiteren Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 beleuchtet wird, z.B. aus einer dritten Beleuchtungsrichtung und einer vierten Beleuchtungsrichtung. Diese redundante Information kann in Schritt S5 berücksichtigt werden.In 4th is a method of determining the z position 150 of the object 100 shown according to various embodiments. The process begins in step S1 . First in step S2 the object 100 from the first lighting direction 210-1 illuminated and the first picture 230-1 detected. In step S3 becomes the object 100 from the second lighting direction 210-2 illuminated and the second picture 230-2 detected. Then in step S4 the distance 250 between the two locations of the object in the first and second images 230-1 , 230-2 certainly. Then takes place in step S5 determining the z position 150 . In step S5 can determine the z position 150 for example qualitatively or quantitatively. For quantitative determination of the z position 150 For example, equation 3 can be used. It would also be possible that - in addition to the steps S2 - S4 - The object from other lighting directions 210-1 , 210-2 is illuminated, for example from a third direction of illumination and a fourth direction of illumination. This redundant information can be found in step S5 be taken into account.

Es wäre aber auch möglich, in Schritt S5 die z-Position 150 durch iteratives Repositionieren des Objekts 100 parallel zur optischen Achse 120 qualitativ zu bestimmen. Ein solches Szenario ist in 5 dargestellt. Zunächst wird in Schritt T1 der Abstand 250 des Objekts 100 zwischen dem ersten Bild 230-1 und dem zweiten Bild 230-2 für eine aktuelle Referenzposition des Objekts 100 parallel zur optischen Achse 120 bestimmt. In Schritt T2 wird überprüft, ob der Abstand 250 minimiert ist. Zum Beispiel kann in Schritt T2 ein Schwellenwertvergleich mit einem vorgegebenen Schwellenwert durchgeführt werden. Es wäre in Schritt T2 auch möglich, zu überprüfen, ob der Abstand 250 gegenüber früheren Bestimmungen des Abstands (bei vorher ausgeführten Iterationen des Schritts T1) reduziert wurde.But it would also be possible to step in S5 the z position 150 through iterative repositioning of the object 100 parallel to the optical axis 120 to determine qualitatively. Such a scenario is in 5 shown. First in step T1 the distance 250 of the object 100 between the first picture 230-1 and the second picture 230-2 for a current reference position of the object 100 parallel to the optical axis 120 certainly. In step T2 it checks whether the distance 250 is minimized. For example, in step T2 a threshold value comparison can be carried out with a predetermined threshold value. It would be in step T2 also possible to check whether the distance 250 compared to previous determinations of distance (for previous iterations of the step T1 ) was reduced.

Wurde in Schritt T2 festgestellt, dass der Abstand 250 nicht minimiert wurde, so wird Schritt T3 durchgeführt. Im Schritt T3 wird das Objekt 100 an einer nächsten Referenzposition parallel zur optischen Achse 120 positioniert. Die Referenzpositionen können durch ein iteratives Verfahren ermittelt werden; die Referenzpositionen könnten auch fest vorgegeben sein. Das Verfahren wird dann bei Schritt S2 fortgeführt (vgl. 4). Insbesondere für eine Bestimmung der z-Position 150 mittels iterativer Techniken, wie in 5 dargestellt, kann es erstrebenswert sein, mehr als zwei Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 zum Bestimmen des Abstands 250 zu verwenden. Z.B. könnte dann in Schritt T2 überprüft werden, ob der Abstand 250 für alle Paare von Beleuchtungsrichtungen 210-1, 210-2 minimiert ist.Was in step T2 found that the distance 250 has not been minimized, so step T3 carried out. In step T3 becomes the object 100 at a next reference position parallel to the optical axis 120 positioned. The reference positions can be determined using an iterative process; the reference positions could also be predefined. The process then goes to step S2 continued (cf. 4th ). In particular for a determination of the z position 150 using iterative techniques as in 5 shown, it may be desirable to have more than two directions of illumination 210-1 , 210-2 to determine the distance 250 to use. For example, in step T2 be checked whether the distance 250 for all pairs of lighting directions 210-1 , 210-2 is minimized.

Wird in Schritt T3 jedoch festgestellt, dass der Abstand 250 minimiert ist, so wird in Schritt T4 die z-Position 150 als Null gegenüber der Fokusebene 160 bestimmt.Will in step T3 however found that the distance 250 is minimized, so in step T4 the z position 150 as zero compared to the focus plane 160 certainly.

In 6 ist eine Abbildung von Objekt 100 in dem ersten Bild 230-1 (in 6 mit einer durchgezogenen Line gezeigt) und in dem zweiten Bild 230-2 (in 6 mit einer gestrichelten Linie) schematisch dargestellt. Das Objekt 100 weist eine signifikante Ausdehnung in der xy-Ebene, d.h. senkrecht zur optischen Achse 120 aufweist. Es sind drei mögliche Referenzpunkte 600-1, 600-2, 600-3, 600-4 für die Abbildung des Objekts 100 im ersten Bild 230-1 dargestellt. Grundsätzlich ist die Wahl der Referenzpunkte 600-1 - 600-4 nicht besonders beschränkt. Die in 6 dargestellten Referenzpunkte 600-1 - 600-4 können aber besonders zuverlässig in dem ersten und zweiten Bild 230-1, 230-1 aufgefunden werden. Z.B. könnte der Abstand 250 zwischen dem ersten Referenzpunkt 600-1 bestimmt werden (vgl. 6), denn dies ist der höchstgelegene Punkt des Objekts 100 in den Bildern 230-1, 230-2 und damit leicht und zuverlässig aufzufinden. Der Referenzpunkt 600-4 bezeichnet z.B. den optischen Schwerpunkt des Objekts 100 in den Bildern 230-1, 230-2.In 6 is an illustration of an object 100 in the first picture 230-1 (in 6 shown with a solid line) and in the second picture 230-2 (in 6 with a dashed line) is shown schematically. The object 100 has a significant extent in the xy plane, ie perpendicular to the optical axis 120 having. There are three possible reference points 600-1 , 600-2 , 600-3 , 600-4 for the illustration of the object 100 in the first picture 230-1 shown. Basically the choice of reference points 600-1 - 600-4 not particularly limited. In the 6 shown reference points 600-1 - 600-4 but can be particularly reliable in the first and second picture 230-1 , 230-1 be found. For example, the distance 250 between the first reference point 600-1 be determined (cf. 6 ), because this is the highest point of the object 100 in the pictures 230-1 , 230-2 and thus easy and reliable to find. The reference point 600-4 denotes, for example, the optical focus of the object 100 in the pictures 230-1 , 230-2 .

Zusammenfassend wurden obenstehend Techniken beschrieben, die - z.B. durch Anwenden der Gleichung 3 oder durch Repositionieren des Objekts parallel zur optischen Achse - ein besonders schnelles und genaues Bestimmen der z-Position 150 ermöglichen. Eine schnelle Fokussierung des Objekts 100 wird dadurch möglich.In summary, techniques have been described above which - for example by applying equation 3 or by repositioning the object parallel to the optical axis - determine the z position particularly quickly and precisely 150 enable. A quick focus on the object 100 this becomes possible.

Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.Of course, the features of the previously described embodiments and aspects of the invention can be combined with one another. In particular, the features can be used not only in the combinations described, but also in other combinations or on their own without leaving the field of the invention.

Zum Beispiel wurden voranstehend insbesondere Techniken beschrieben, bei denen das Objekt aus zwei Beleuchtungsrichtungen beleuchtet wird. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn eine Exposition des Objekts gegenüber Licht minimiert werden soll. Es wäre aber im Allgemeinen auch möglich, eine größere Anzahl von Beleuchtungsrichtungen zu verwenden, z.B. wenn es erforderlich ist, die Position des Objekts parallel zur optischen Achse besonders genau zu bestimmen.For example, techniques have been described above in which the object is illuminated from two directions of illumination. This can be particularly advantageous if exposure of the object to light is to be minimized. However, it would generally also be possible to use a larger number of lighting directions, e.g. if it is necessary to determine the position of the object particularly parallel to the optical axis.

Weiterhin wurden voranstehend in Bezug auf die Figuren hauptsächlich Szenarien diskutiert, bei denen im Wesentlichen das gesamte Objekt fokussiert wird. Im Allgemeinen kann es aber möglich sein, jeweils nur einen relevanten Bildausschnitt, der nur einen Teil des Objekts abbildet, zu fokussieren bzw. die z-Position des relevanten Teils des Objekts zu bestimmen.Furthermore, mainly scenarios were discussed above in relation to the figures, in which essentially the entire object is focused. In general, however, it may be possible to focus only one relevant image section that depicts only part of the object, or to determine the z position of the relevant part of the object.

Ferner wurden voranstehend hauptsächlich solche Szenarien diskutiert, in denen das Objekt senkrecht zur optischen Achse derart positioniert ist, dass es die optische Achse schneidet. Es wäre aber auch möglich, dass das Objekt gegenüber der optischen Achse versetzt ist.Furthermore, mainly those scenarios were discussed above in which the object is positioned perpendicular to the optical axis in such a way that it intersects the optical axis. However, it would also be possible for the object to be offset with respect to the optical axis.

Claims (10)

Verfahren zum Bestimmen einer Position (150) eines Objekts (100) parallel zur optischen Achse (120) einer optischen Vorrichtung (1), wobei das Verfahren umfasst: - Beleuchten des Objekts (100) aus einer ersten Beleuchtungsrichtung (210-1) und Erfassen eines ersten Bilds (230-1) des Objekts (100) während des Beleuchtens, - Beleuchten des Objekts (100) aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung (210-2) und Erfassen eines zweiten Bilds (230-2) des Objekts (100) während des Beleuchtens, - Bestimmen eines Abstands (250) zwischen Abbildungsorten (220-1, 220-2) des Objekts (100) in dem ersten Bild (230-1) und in dem zweiten Bild (230-2), - Bestimmen einer Position (150) des Objekts (100) parallel zur optischen Achse (120) basierend auf dem Abstand (250), wobei die erste Beleuchtungsrichtung (210-1) durch einen ersten Winkel (251-1) gegenüber der optischen Achse (120) charakterisiert ist, wobei die zweite Beleuchtungsrichtung (210-2) durch einen zweiten Winkel (251-2) gegenüber der optischen Achse (120) charakterisiert ist, wobei das Bestimmen der Position (150) des Objekts (100) weiterhin auf dem ersten Winkel (251-1) und auf dem zweiten Winkel (251-2) basiert.A method for determining a position (150) of an object (100) parallel to the optical axis (120) of an optical device (1), the method comprising: - illuminating the object (100) from a first illumination direction (210-1) and detecting a first image (230-1) of the object (100) during the illumination, - illuminating the object (100) from a second illumination direction (210-2) and capturing a second image (230-2) of the object (100) during the Lighting, - Determining a distance (250) between imaging locations (220-1, 220-2) of the object (100) in the first image (230-1) and in the second image (230-2), - determining a position (150) of the Object (100) parallel to the optical axis (120) based on the distance (250), the first illumination direction (210-1) being characterized by a first angle (251-1) with respect to the optical axis (120), the second Illumination direction (210-2) is characterized by a second angle (251-2) with respect to the optical axis (120), the determination of the position (150) of the object (100) still on the first angle (251-1) and on the second angle (251-2). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen der Position (150) des Objekts (100) weiterhin umfasst: - Quantifizieren der Position (150) des Objekts (100) in Bezug auf die Fokusebene (160) der optischen Vorrichtung (1) anhand von trigonometrischen Beziehungen zwischen dem ersten Winkel (251-1), dem zweiten Winkel (251-2) und dem Abstand (250).Procedure according to Claim 1 wherein determining the position (150) of the object (100) further comprises: - quantifying the position (150) of the object (100) with respect to the focal plane (160) of the optical device (1) based on trigonometric relationships between the first Angle (251-1), the second angle (251-2) and the distance (250). Verfahren zum Bestimmen einer Position (150) eines Objekts (100) parallel zur optischen Achse (120) einer optischen Vorrichtung (1), wobei das Verfahren umfasst: - Beleuchten des Objekts (100) aus einer ersten Beleuchtungsrichtung (210-1) und Erfassen eines ersten Bilds (230-1) des Objekts (100) während des Beleuchtens, - Beleuchten des Objekts (100) aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung (210-2) und Erfassen eines zweiten Bilds (230-2) des Objekts (100) während des Beleuchtens, - Bestimmen eines Abstands (250) zwischen Abbildungsorten (220-1, 220-2) des Objekts (100) in dem ersten Bild (230-1) und in dem zweiten Bild (230-2), - Bestimmen einer Position (150) des Objekts (100) parallel zur optischen Achse (120) basierend auf dem Abstand (250), - Positionieren des Objekts (100) an verschiedenen Referenzpositionen parallel zur optischen Achse (120), wobei das Verfahren für jede Referenzposition parallel zur optischen Achse (120) das Beleuchten des Objekts (100) aus der ersten Beleuchtungsrichtung (210-1) und das Erfassen des ersten Bilds (230-1) und das Beleuchten des Objekts (100) aus der zweiten Beleuchtungsrichtung (210-2) und das Erfassen des zweiten Bilds (230-2) und das Bestimmen des Abstands (250) umfasst, wobei das Bestimmen der Position (150) des Objekts (100) umfasst: - Minimieren des Abstands (250) für die verschiedenen Referenzpositionen.A method for determining a position (150) of an object (100) parallel to the optical axis (120) of an optical device (1), the method comprising: Illuminating the object (100) from a first illumination direction (210-1) and capturing a first image (230-1) of the object (100) during the illumination, Illuminating the object (100) from a second illumination direction (210-2) and capturing a second image (230-2) of the object (100) during the illumination, - determining a distance (250) between imaging locations (220-1, 220-2) of the object (100) in the first image (230-1) and in the second image (230-2), - Determining a position (150) of the object (100) parallel to the optical axis (120) based on the distance (250), - Positioning the object (100) at different reference positions parallel to the optical axis (120), the method for each reference position parallel to the optical axis (120) illuminating the object (100) from the first illumination direction (210-1) and detecting it of the first image (230-1) and illuminating the object (100) from the second illumination direction (210-2) and capturing the second image (230-2) and determining the distance (250), wherein determining the position (150) of the object (100) comprises: - Minimize the distance (250) for the different reference positions. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: - Ansteuern einer Fokuseinheit (311) der optischen Vorrichtung (1) zum Positionieren des Objekts (100) in der Fokusebene (160) der optischen Vorrichtung (1) in Abhängigkeit der bestimmten Position (150).A method according to any one of the preceding claims, the method further comprising: - Controlling a focus unit (311) of the optical device (1) for positioning the object (100) in the focus plane (160) of the optical device (1) as a function of the determined position (150). Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des Abstands (250) umfasst: - Bestimmen eines ersten Referenzpunkts (600-1 - 600-4) des Objekts (100) in dem ersten Bild (230-1), - Bestimmen eines zweiten Referenzpunkts (600-1 - 600-4) in dem zweiten Bild (230-2), wobei der Abstand (250) zwischen dem ersten Referenzpunkt (600-1 - 600-4) und dem zweiten Referenzpunkt (600-1 - 600-4) bestimmt wird.The method of any one of the preceding claims, wherein determining the distance (250) comprises: - determining a first reference point (600-1 - 600-4) of the object (100) in the first image (230-1), - Determining a second reference point (600-1 - 600-4) in the second image (230-2), the distance (250) between the first reference point (600-1 - 600-4) and the second reference point (600- 1 - 600-4) is determined. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen des Abstands (250) für mehrere Paare von ersten Referenzpunkten und zweiten Referenzpunkten durchgeführt wird, wobei das Bestimmen der Position (150) des Objekts (100) ortsaufgelöst in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (120) basierend auf den mehreren Paaren von ersten Referenzpunkten und zweiten Referenzpunkten geschieht.Procedure according to Claim 5 , wherein the distance (250) is determined for a plurality of pairs of first reference points and second reference points, the position (150) of the object (100) being spatially resolved in a plane perpendicular to the optical axis (120) based on the plurality of pairs of first reference points and second reference points. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüchen, wobei der Abstand (250) mittels Techniken bestimmt wird, die aus folgender Gruppe ausgewählt sind: Landmarkenerkennung; Bestimmung eines optischen Schwerpunkts des Objekts (100) in dem ersten Bild (230-1) und / oder dem zweiten Bild (230-2); eine Benutzereingabe; Aberrationskorrektur.Method according to one of the preceding claims, wherein the distance (250) is determined by means of techniques selected from the following group: landmark recognition; Determining an optical center of gravity of the object (100) in the first image (230-1) and / or the second image (230-2); a user input; Aberration correction. Optische Vorrichtung (1), die eingerichtet ist, um eine Position (150) eines Objekts (100) parallel zur optischen Achse (120) der optischen Vorrichtung (1) zu bestimmen, wobei die optische Vorrichtung (1) umfasst: - eine Beleuchtungsvorrichtung (111), die eingerichtet ist, um das Objekt (100) aus einer ersten Beleuchtungsrichtung (210-1) und aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung (210-2) zu beleuchten, - einen Detektor (112), der eingerichtet ist, um ein erstes Bild (230-1) des Objekts (100) während des Beleuchtens aus der ersten Beleuchtungsrichtung (210-1) zu erfassen und ein zweites Bild (230-2) des Objekts (100) während des Beleuchtens aus der zweiten Beleuchtungsrichtung (210-2) zu erfassen, - eine Recheneinheit (312), die eingerichtet ist, um einen Abstand (250) zwischen Abbildungsorten (220-1, 220-2) des Objekts (100) in dem ersten Bild (230-1) und in dem zweiten Bild (230-2) zu bestimmen und eine Position (150) des Objekts (100) parallel zur optischen Achse (120) basierend auf dem Abstand (250) zu bestimmen, wobei die erste Beleuchtungsrichtung (210-1) durch einen ersten Winkel (251-1) gegenüber der optischen Achse (120) charakterisiert ist, wobei die zweite Beleuchtungsrichtung (210-2) durch einen zweiten Winkel (251-2) gegenüber der optischen Achse (120) charakterisiert ist, wobei die Recheneinheit (312) eingerichtet ist, um die Position (150) des Objekts (100) weiterhin basierend auf dem ersten Winkel (251-1) und auf dem zweiten Winkel (251-2) zu bestimmen.Optical device (1) which is set up to determine a position (150) of an object (100) parallel to the optical axis (120) of the optical device (1), the optical device (1) comprising: - an illumination device ( 111), which is configured to illuminate the object (100) from a first illumination direction (210-1) and from a second illumination direction (210-2), - a detector (112), which is configured to acquire a first image (230-1) of the object (100) during the illumination from the first illumination direction (210-1) and a second image (230-2) of the object (100) during the illumination from the second illumination direction (210-2) a computer unit (312) which is set up to determine a distance (250) between imaging locations (220-1, 220-2) of the object (100) in the first image (230-1) and in the second image (230-2) and determine a position (150) of the object (100) parallel to the optical axis (120) based on f to determine the distance (250), the first illumination direction (210-1) being characterized by a first angle (251-1) with respect to the optical axis (120), wherein the second direction of illumination (210-2) is characterized by a second angle (251-2) with respect to the optical axis (120), the computing unit (312) being set up to further base the position (150) of the object (100) on the first angle (251-1) and on the second angle (251-2). Optische Vorrichtung (1), die eingerichtet ist, um eine Position (150) eines Objekts (100) parallel zur optischen Achse (120) der optischen Vorrichtung (1) zu bestimmen, wobei die optische Vorrichtung (1) umfasst: - eine Beleuchtungsvorrichtung (111), die eingerichtet ist, um das Objekt (100) aus einer ersten Beleuchtungsrichtung (210-1) und aus einer zweiten Beleuchtungsrichtung (210-2) zu beleuchten, - einen Detektor (112), der eingerichtet ist, um ein erstes Bild (230-1) des Objekts (100) während des Beleuchtens aus der ersten Beleuchtungsrichtung (210-1) zu erfassen und ein zweites Bild (230-2) des Objekts (100) während des Beleuchtens aus der zweiten Beleuchtungsrichtung (210-2) zu erfassen, - eine Recheneinheit (312), die eingerichtet ist, um einen Abstand (250) zwischen Abbildungsorten (220-1, 220-2) des Objekts (100) in dem ersten Bild (230-1) und in dem zweiten Bild (230-2) zu bestimmen und eine Position (150) des Objekts (100) parallel zur optischen Achse (120) basierend auf dem Abstand (250) zu bestimmen, wobei die Recheneinheit (312) weiterhin eingerichtet ist, um einen Probenhalter (311) zum Positionieren des Objekts (100) an verschiedenen Referenzpositionen parallel zur optischen Achse (120) anzusteuern, wobei die optische Vorrichtung (1) für jede Referenzposition parallel zur optischen Achse (120) eingerichtet ist, um das Beleuchten des Objekts (100) aus der ersten Beleuchtungsrichtung (210-1) und das Erfassen des ersten Bilds (230-1) und das Beleuchten des Objekts (100) aus der zweiten Beleuchtungsrichtung (210-2) und das Erfassen des zweiten Bilds (230-2) und das Bestimmen des Abstands (250) durchzuführen, wobei die Recheneinheit eingerichtet ist, um beim Bestimmen der Position (150) des Objekts (100) den Abstand (250) für die verschiedenen Referenzpositionen zu minimieren.Optical device (1) which is set up to determine a position (150) of an object (100) parallel to the optical axis (120) of the optical device (1), the optical device (1) comprising: an illumination device (111) which is set up to illuminate the object (100) from a first illumination direction (210-1) and from a second illumination direction (210-2), - A detector (112) which is set up to detect a first image (230-1) of the object (100) during illumination from the first illumination direction (210-1) and a second image (230-2) of the object (100) during the illumination from the second illumination direction (210-2), - a computing unit (312) which is set up to calculate a distance (250) between imaging locations (220-1, 220-2) of the object (100) in the first image (230-1) and in the second image (230- 2) and to determine a position (150) of the object (100) parallel to the optical axis (120) based on the distance (250), wherein the computing unit (312) is further set up to control a sample holder (311) for positioning the object (100) at different reference positions parallel to the optical axis (120), wherein the optical device (1) is set up for each reference position parallel to the optical axis (120) to illuminate the object (100) from the first illumination direction (210-1) and capture the first image (230-1) and that Illuminating the object (100) from the second illumination direction (210-2) and capturing the second image (230-2) and determining the distance (250), wherein the computing unit is set up to minimize the distance (250) for the different reference positions when determining the position (150) of the object (100). Optische Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die optische Vorrichtung (1) eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7 durchzuführen.Optical device after Claim 8 or 9 , wherein the optical device (1) is set up to carry out a method according to any one of claims 1-7.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014109687B4 (en) 2014-07-10 2020-03-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Position determination of an object in the beam path of an optical device
DE102015107517B3 (en) 2015-05-13 2016-06-23 Carl Zeiss Ag Apparatus and method for image acquisition with increased depth of field
US10176567B2 (en) * 2015-12-21 2019-01-08 Canon Kabushiki Kaisha Physical registration of images acquired by Fourier Ptychography
DE102015122712B4 (en) 2015-12-23 2023-05-04 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Device and method for image acquisition
DE102016108079A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Carl Zeiss Microscopy Gmbh ARTIFICIAL REDUCTION IN ANGLE DETECTIVE LIGHTING
DE102016116309A1 (en) 2016-05-02 2017-11-02 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Lighting module for angle-selective lighting
DE102016123154A1 (en) 2016-11-30 2018-05-30 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Determination of the arrangement of a sample object by means of angle-selective illumination
DE102016124612A1 (en) 2016-12-16 2018-06-21 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Segmented optics for a lighting module for angle-selective lighting
DE102017115021A1 (en) 2017-07-05 2019-01-10 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Digital determination of the focus position
DE102017115658A1 (en) 2017-07-12 2019-01-17 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Flickering at angle-variable illumination
DE102017121291A1 (en) 2017-09-14 2019-03-14 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Determination of aberrations by means of angle-variable illumination
CN107545593A (en) * 2017-10-19 2018-01-05 深圳大学 The Fourier's lamination image space scaling method and device of vision auxiliary
CN109961455B (en) * 2017-12-22 2022-03-04 杭州萤石软件有限公司 Target detection method and device
DE102018107356A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-02 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Autofocus with angle-variable illumination
DE102020210592A1 (en) 2020-08-20 2022-02-24 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Method and microscope for generating an artifact-reduced overview recording of a sample carrier
EP4528353A3 (en) * 2020-09-01 2025-09-17 BMG Labtech GmbH Autofocus system for an optical measuring or microscopy device, method for adjusting focus in an optical measuring or microscopy device and optical measuring or microscopy device
DE102022130975A1 (en) 2022-11-23 2024-05-23 Carl Zeiss Microscopy Gmbh LOCALIZATION OF CONTAMINATIONS IN MICROSCOPY SYSTEMS

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012218863A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-17 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Stereoscopic imaging system

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3906555A1 (en) * 1989-03-02 1989-07-06 Zeiss Carl Fa REFLECTIVE LIGHTING DEVICE
US5808291A (en) * 1995-08-30 1998-09-15 Minolta Co., Ltd. Image information detection system and optical equipment using the system
JP2960013B2 (en) * 1996-07-29 1999-10-06 慧 清野 Moving object detecting scale and moving object detecting apparatus using the same
DE102004012125B3 (en) 2004-03-12 2005-09-01 Nanofilm Technologie Gmbh Ellipsometric measurement with Region Of Interest-supported image correction involves correcting second image so ROI positions and/or shapes coincide in two images, processing corresponding image points/regions to produce resulting image
DE102009012248A1 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Carl Zeiss Sms Gmbh Best focus position determining method for e.g. microscope, involves determining lateral distance of images of focus position, and determining minimum of lateral distance and associated focus position as best focus position
CN101320094B (en) * 2008-05-21 2011-05-04 旭丽电子(广州)有限公司 Light source scanning positioning system and its positioning method
CN101566692B (en) * 2009-05-26 2011-04-13 吉林大学 Method for detecting cloud height by utilizing cloud shadow information in satellite remote sensing data
US8310531B2 (en) 2009-08-03 2012-11-13 Genetix Corporation Methods and apparatuses for processing fluorescence images
JP5814684B2 (en) * 2010-09-03 2015-11-17 オリンパス株式会社 Phase object visualization method and visualization apparatus
WO2012058233A2 (en) * 2010-10-26 2012-05-03 California Institute Of Technology Scanning projective lensless microscope system
US9569664B2 (en) * 2010-10-26 2017-02-14 California Institute Of Technology Methods for rapid distinction between debris and growing cells
US9605941B2 (en) 2011-01-06 2017-03-28 The Regents Of The University Of California Lens-free tomographic imaging devices and methods
JP5780865B2 (en) 2011-07-14 2015-09-16 キヤノン株式会社 Image processing apparatus, imaging system, and image processing system
DE102011054106B4 (en) 2011-09-30 2025-12-11 Jörg Piper Method and apparatus for generating variable phase contrast/dark field illumination
US9679215B2 (en) * 2012-01-17 2017-06-13 Leap Motion, Inc. Systems and methods for machine control
US20150253428A1 (en) * 2013-03-15 2015-09-10 Leap Motion, Inc. Determining positional information for an object in space
US20150087902A1 (en) 2012-03-30 2015-03-26 Trustees Of Boston University Phase Contrast Microscopy With Oblique Back-Illumination
US9451147B2 (en) * 2012-06-11 2016-09-20 Canon Kabushiki Kaisha Image processing apparatus, image processing method, image pickup apparatus, method of controlling image pickup apparatus, and non-transitory computer-readable storage medium
JP6046929B2 (en) * 2012-06-25 2016-12-21 株式会社キーエンス Optical measuring device
JP5988790B2 (en) * 2012-09-12 2016-09-07 キヤノン株式会社 Image processing apparatus, imaging apparatus, image processing method, and image processing program
US9864184B2 (en) 2012-10-30 2018-01-09 California Institute Of Technology Embedded pupil function recovery for fourier ptychographic imaging devices
CN104885187B (en) * 2012-10-30 2018-06-29 加州理工学院 Fourier overlap correlation imaging system, device and method
CN103727919B (en) * 2014-01-16 2016-06-08 中国地质调查局西安地质调查中心 A kind of stationary orbit geostationary satellite numeral method for searching star
DE102014101219A1 (en) 2014-01-31 2015-08-06 Carl Zeiss Ag Illuminating device for Fourier ptychography
CN103905797A (en) 2014-04-18 2014-07-02 山东神戎电子股份有限公司 Monitoring equipment with distance measurement function and distance measurement method
US9817224B2 (en) 2014-04-30 2017-11-14 University Of Connecticut Methods and systems for Fourier ptychographic imaging
DE102014109687B4 (en) 2014-07-10 2020-03-19 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Position determination of an object in the beam path of an optical device
DE102014112242A1 (en) 2014-08-26 2016-03-03 Carl Zeiss Ag Phase contrast imaging
DE102014112648A1 (en) 2014-08-29 2016-03-03 Carl Zeiss Ag Image pickup device and method for image acquisition
DE102014112666A1 (en) 2014-08-29 2016-03-03 Carl Zeiss Ag Image pickup device and method for image acquisition
DE102014113433B4 (en) 2014-09-17 2016-07-14 Carl Zeiss Ag Device and method for three-dimensional imaging of an object
TWI529661B (en) * 2014-10-17 2016-04-11 國立臺灣大學 Method of quickly building up depth map and image processing device
JP6765057B2 (en) * 2016-03-18 2020-10-07 パナソニックIpマネジメント株式会社 Image generator, image generation method and program
CN107203034B (en) * 2016-03-18 2021-02-26 松下知识产权经营株式会社 Image generation device, image generation method, and recording medium
CN107205113B (en) * 2016-03-18 2020-10-16 松下知识产权经营株式会社 Image generation device, image generation method, and computer-readable storage medium

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012218863A1 (en) * 2012-10-16 2014-04-17 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Stereoscopic imaging system

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